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小行星Bennu的巨石之谜解决了

小行星Bennu的巨石之谜:方形的灰色小行星,粗糙的表面上散布着厚厚的单个岩石。
OSIRIS-REx宇宙飞船及其PolyCam2018年12月2日,仪器收集了12幅图像,制成了这幅小行星Bennu的马赛克。航天器距离小行星只有15英里(24公里)。科学家们惊讶地发现本努的表面布满了巨石。图像通过美国国家航空航天局/亚利桑那大学。

为什么会出现近地小行星)它的表面有这么多巨石吗?2018年底之前,当美国宇航局的航天器访问OSIRIS-REx科学家们预计这颗小行星的表面会完全或部分覆盖上一层微粒风化层沙子和鹅卵石。事实上,雷克斯在OSIRIS-REx中代表风化层探险家.但是OSIRIS-REx发现Bennu的表面布满了巨石。本月(2021年10月21日),科学家们宣布他们现在可能找到了Bennu小行星巨石之谜的答案。

这项新研究中,发表同行评议杂志自然2021年10月6日,来自亚利桑那大学。研究表明,多孔岩石是布努表面缺乏细风化层的原因。

小行星Bennu的巨石之谜:岩石但没有沙子

科学家们原以为Bennu会被良好的风化层覆盖。来自航天器的特写图像显示,它几乎完全被巨大的卵石覆盖。这怎么可能呢?作为合著者和OSIRIS-REx首席研究员但丁劳蕾塔NASA解释说声明

绘制和描绘小行星表面是一个主要目标。该航天器收集了Bennu整个表面的高分辨率数据,在某些地方每像素可降至3毫米。除了科学上的兴趣,缺少良好的风化层对任务本身也是一个挑战,因为航天器的设计初衷就是收集这些材料。

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布满岩石和巨石的地形。
这张特写照片显示了贝努的表面被巨大的岩石和巨石覆盖,只有很少或没有细风化层。这张照片是由OSIRIS-REx于2019年3月21日拍摄的。图像通过美国国家航空航天局/戈达德/亚利桑那大学

机器学习

里奥Cambioni这位来自亚利桑那大学和麻省理工学院的科学家是这篇新论文的主要作者机器学习和温度数据。他说:

当Bennu的第一张照片传回来的时候,我们注意到一些区域的分辨率不够高,看不出那里是否有小岩石或细风化层。我们开始使用机器学习方法,利用热发射(红外)数据。只有机器学习才能有效地探索这么大的数据集。

热辐射,也就是热辐射,帮助科学家们分辨出Bennu岛上细微的风化层和较大的岩石和巨石之间的区别。热辐射是发出四面受热的表面。Bennu,它围绕太阳的轨道与地球的轨道处于太阳系的同一领域(因此被称为Bennu)近地小行星)比地球离太阳最近时更近一点。这颗小行星的名字,Bennu,与一个古埃及神话中的鸟与太阳、创造和重生有关。就像地球被太阳加热一样,本奴也被太阳加热。正是这些重新释放的热辐射让科学家们解开了巨石之谜。

这是因为细风化层的热辐射不同于较大岩石的热辐射。在细风化层中,颗粒的大小控制着热发射。但在较大的岩石中,岩石的孔隙度控制了这种释放。

为了进行测试,研究人员根据精细风化层和多孔岩石的不同组合创建了一个热发射样本库。然后,机器学习将样本之间的点“连接起来”。

在本奴共122个区域进行了白天和夜间的分析。

上的惊喜)

这一结果令研究人员感到惊讶。细密的风化层并不是简单地随机分布在小行星表面。相反,在岩石不透水的少数区域,增加了几十个百分点。然而,在高孔隙岩石区域(大部分地表),它的含量较低。

科学家们说,这意味着Bennu的多孔岩石产生的风化层非常少。这是由于陨石受到了压缩,而不是由于流星的撞击而破碎。岩石中的空隙就像一个垫子,帮助保护岩石免受冲击。从本质上说,这些岩石在一定程度上能够自我保护,免受撞击。作为合著者Chrysa Avdellidou,法国国家科学研究中心(CNRS)和Côte d’azur天文台和法国大学拉格朗日实验室的一位科学家评论道:

基本上,冲击的大部分能量都用于挤压孔隙,从而限制了岩石的破碎和新的细风化层的产生。

Cambioni和他的同事还表明,Bennu岩石的加热和冷却引起的裂缝在多孔岩石中比在密度较大的岩石中进行得更慢。当小行星日夜旋转时,就会发生这种情况,并进一步阻碍了细风化层的产生。

杰森·德沃金, NASA戈达德太空飞行中心的OSIRIS-REx项目科学家补充道:

2023年9月,当OSIRIS-REx将Bennu的样本(送到地球)时,科学家们将能够对样本进行详细研究。这包括测试岩石的物理性质来验证这项研究。

微笑的年轻人,戴着眼镜和棒球帽,身后是海滩。
对Bennu巨石的新研究是由麻省理工学院和亚利桑那大学的Saverio Cambioni领导的。图像通过谷歌网站

不同种类的小行星

这些发现与其他小行星的发现一致,并突出了不同类型小行星之间的差异。例如,Ryugu是一个b型碳质小行星丰富的碳,就像)。它还覆盖着多孔的岩石,缺乏细风化层。这些结果来自日本Hayabusa2的使命。

相比之下,“系川”,一个石头折中观点早些时候造访过的小行星隼鸟号它的表面有丰富的细风化层。与此一致的是,之前的一项研究发现,它的岩石比Bennu和龙宫上的岩石更少孔隙。

作为合著者马可Delbo国家科学研究中心和拉格朗日实验室的研究人员说:

几十年来,天文学家一直在质疑小的近地小行星可能有裸露的岩石表面。最不容置疑的证据是,当航天器访问s型小行星时,这些小小行星可能有大量的细风化层厄洛斯并在它们的表面发现了良好的风化层。

将结果推到其他小行星上

这些发现有力地表明了碳质小行星和s型小行星之间的关键区别。基于此,研究人员现在预测,在未来对其他小行星的观测中,碳质小行星上大部分将没有细密的风化层。然而,在s型小行星上,细小的风化层应该是常见的。碳质小行星是太阳系中最常见的。根据Cambioni:

这是小行星表面多样性之谜的重要组成部分。小行星被认为是早期太阳系的遗迹,因此了解它们所经历的时间演化对于理解太阳系是如何形成和演化的至关重要。既然我们知道了碳质小行星和s型小行星之间的根本区别,未来的研究小组可以根据目标小行星的性质更好地准备样本收集任务。

该文件还指出:

我们推断风化层毯在碳质小行星上并不常见,而碳质小行星是数量最多的小行星类型。相比之下,这些地形在多石的小行星上应该是常见的,因为这些小行星的岩石孔隙较少,按组成来看是第二多的群体。

细长的岩石体,表面有岩石和沙子,背景为黑色。
2005年,日本“隼鸟”号宇宙飞船观测到的“特川”小行星。虽然它的表面有岩石,但它缺少较大的圆石,覆盖着沙子一样的细风化层。图片由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA).
细长的岩石体,表面光滑,有陨石坑。
厄洛斯,这是NASA看到的附近这是另一颗多石的s型小行星,它有良好的风化层,几乎没有大圆石。图像通过美国国家航空航天局/喷气推进实验室。

一个有古老水和有机物的原始世界

本奴是太阳系形成时遗留下来的古老遗迹。OSIRIS-Rex发现了证据水合矿物在其表面。这说明了古老的水,很可能是在本奴脱离的较大的母体上。由于富含碳,Bennu表面也被认为含有有机化合物,这是生命的前体。

OSIRIS-Rex现在正在返回地球的路上。“贝奴”号样本返回舱预计将于2023年9月24日着陆。

总结:令科学家吃惊的是,OSIRIS-REx探测器发现小行星Bennu被巨石覆盖,而不是之前预期的细沙状风化层。一项新的研究表明,这是因为Bennu岛上的岩石非常多孔。

资料来源:受岩石孔隙度控制的小行星上的细风化层

通过美国国家航空航天局

关于小行星Bennu需要知道的10件事

发布
2021年10月27日
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